低功耗智能涡街流量变送器的设计与研制

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1、低功耗智能涡街流量变送器的设计与研制摘要作为测量精度较高、压力损失较小的新型流量仪表，涡街流量计已广泛应用于液体、气体和蒸汽的流量测量。近年来对涡街流量计的研究显示，信号频率越高，强度越大，噪声越小，而低频段的信号，噪声干扰较为严重，所以对信号低频段的分析是重要的。而在实际应用中仪表将长期工作在无外界电源的环境下，所以对功耗要求比较高。本论文从这两方面着手，设计了一款低功耗智能涡街流量计。软件算法采用变采样点数的FFT算法，由于单片机计算FFT耗时较多，故对于不同频率的信号作不同点数的FFT运算，以达到精度和实时性的较好结合。所以针对涡街流量信号的特点，在测定的频率范围内采用变换采样点数

2、的FFT运算，并由实时测定和计算出的频率区域确定下次的采样点数。通过数据验证和误差分析，证明了变换采样点数的FFT运算可行，加强了流量计的抑制噪声能力，同时最大限度满足了实时性的要求，从而增加了流量计的性价比。功耗是仪表设计的重要参数，论文采用TI公司生产的超低功耗的16位单片机MSP430F149作为主控制器，单片机对各传感器(涡街传感器、温度传感器、压力传感器)的信号进行采集、分析、计算，并进行补偿。硬件中各部分均采用低功耗设计，各模块的芯片均选用功耗最低的。并且采用EEPROM和日历时钟芯片，将日历时钟和流体的流量结合在一起，便于流量数据的查询。流量计运算结果存入EEPROM，并通

3、过串口输出，也可选择通过液晶显示。关键词：交点数采样、FFT、MSP430F149、低功耗、涡街流量计TheresearchandDesignofLow—powerIntelligentVortexFluxTransmitterAbstractvortexflowmeterhasbeenwidelyappliedintheliquid，gasandsteamflowmeasurementbecauseofhighmeasuringaccuracyandsmallpressureloss．Recentlythe．researchforvortexflowmeterdemonstratedt

4、hatifthesignal’Sfrequencyishigher，theintensityislargerandnoiseisless，butthenoisedisturbanceisveryseriousofthelowfrequencyband’Ssignal，SOtheanalysisofthelowfrequencyband’Ssignalisimportant．Astheflowmeterworkschronicallyunderthenon—powercondition，thesizeofpowerisallimportantparameter．Thispaperintro

5、ducedadesignoflow—powerintelligentvortexflowmeterinabovetwoaspects．Insoftwarealgorithm，thesamplingpointsforFFTcalculationcouldbechanged．BecauseFFTcaculationofMCUistime—consuming，differentpointsFFToperationwasmaderegardtodifferentfrequency'ssignal．Thisalgorithmmaketheflowmeterreachedtherequirement

6、softheprecisionandthereal—time．Soforthecharacteristicofthevortexsignal，theFFTcalculatedwithselectedsamplingpointswithinthemeasuredfrequencyranges，thendeterminedthenextsamplingpointsontheresult．arithmeticisfeasiblebytheerroranalyzinganddatavalidating．Andthistechniqueimprvoetheflowmeter’Scapability

7、ofnoisesuppressandmatchreal—timerequest．Therebyitisahighcost—performance．sizeofpowerisanimportantparameter．16bitMCUMSP430F149productedbyT1wasusedasmain·controllerinthisdesign．TheMCUhadcarriedonthesampling，analysis，culc